ADVERTISEMENTS:
List of Pressure Measuring Devices. Az eszközök pedig a következők: 1. A barométer 2. Piezométer vagy nyomásmérő cső 3. Manométerek 4. A Bourdon-mérő 5. A membrános nyomásmérő 6. Mikromanométer (U-cső megnövelt végekkel) .
1. A barométer:
A barométer a helyi légköri nyomás mérésére szolgáló eszköz. A 2.18. ábra egy higanyos barométert mutat, amely egy 1 méter hosszú, egyik végén lezárt és teljesen higannyal töltött üvegcsőből áll, amelyet egy higanytartályban megfordítva tartanak. Egy kis mennyiségű higany a tálba cseppen, és így a cső felső végén vákuum alakul ki.
A tálban lévő higany felületére ható légköri nyomás egy higanyoszlopot tart a csőben. Legyen h a csőben lévő higanyoszlop magassága a tálban lévő higany felszíne felett mérve.
ADVERTIZENCIÁK:
Legyen Pa a légköri nyomás intenzitása
A higanyoszlop magassága tengerszinten, körülbelül 760 mm higany.
ADVERTIZENCIÁK:
A légköri nyomás magassága a tengerszinten = 760 mm higany.
A csőben a higany feletti térben higanygőzök lesznek.
Ezt a teret Torricelli vákuumnak nevezzük.
Jegyzet:
HATÓSÁGOK:
A higany nagy sűrűsége (ezért csak rövid csőre van szükség) és nagyon alacsony gőznyomása miatt kiválóan alkalmas barométerben való használatra.
A hely magassága és az időjárási viszonyok befolyásolják a barométer leolvasását. A barométer egy helyen mért értéke csak a helyi légköri nyomást mutatja.
A nemzetközi szabványos légköri nyomás 101,325 kPa, ami 10,325 m vízmélységnek vagy 760 mm higanyszálnak felel meg.
i. Az aneroid barométer:
ELLENŐRZÉSEK:
Ez a készülék egy részben evakuált hullámos dobozból áll, amelyet egy erős rugó akadályoz meg az összeomlásban. A nyomásváltozások hatására a doboz elülső része befelé vagy kifelé deformálódik, így a rugó húzóereje éppen ellenáll a légköri nyomásból eredő erőnek.
Ezek a kis elmozdulások felerősödnek, és egy kalibrált skála felett elhelyezett mutatót mozgatnak.
ii. A szifonbarométer:
ELLENŐRZÉSEK:
Ez a műszer háztartási barométerként kényelmesen használható. Ez a készülék egy üvegcsőből áll, amely az alsó részén U-cső alakban meghajlítva van. Az U-cső nyitott vége meg van tágítva. Ez a megnagyobbított rész veszi át a közönséges barométer táljának vagy tartályának helyét. Egy kis súlyú vastömböt részben a higany felfelé irányuló nyomása, részben pedig egy ellensúly támasztja meg a higanyfelületen.
A vastömböt és az ellensúlyt egy csigán átvezetett zsinór köti össze. A légköri nyomás változása a higanyfelület emelkedését és süllyedését okozza az U-cső nyitott végében, ami viszont a csigát bizonyos szögben elforgatja. A csigához rögzített mutató egy kör alakú skálán mozog, amelyről leolvasható a légköri nyomás.
2. Piezométer vagy nyomásmérő cső:
A piezométert a cső bármely szakaszán áramló folyadék statikus nyomásmagasságának mérésére használják. Egy csőből áll, amelynek nyitott alsó vége a cső belső falával síkban van felszerelve. A cső másik vége a légkörnek van kitéve. A 2.21. és 2.22. ábrán látható elrendezésben a h magasság, amelyre a folyadék a csőben emelkedik, a nyomásmagasságot jelenti azon az A szinten, ahol a cső a csőhöz csatlakozik.
A piezométert úgy is lehet alakítani és a csőhöz csatlakoztatni, hogy a nyomásmagasságot a cső közepének szintjén közvetlenül megkapjuk.
A piezométer korlátai:
A piezométer alkalmazásának a következő okok miatt vannak korlátai:
i) Nagy nyomások mérése nagyon nehéz vagy kivitelezhetetlen. Különösen alacsony fajsúlyú folyadékok esetében a piezométerben a folyadékoszlop magassága kényelmetlenül nagy lesz, ami nagyon hosszú piezométercsövet igényel.
(ii) A piezométer nem működik negatív mérőnyomás esetén, mivel a csövön keresztül levegő áramlana a tartályba.
(iii) A kapilláris hibák valószínűleg akkor jelentkeznek, ha a csövek átmérője 10 mm vagy annál kisebb.
(iv) Az esetlegesen folyamatosan bekövetkező gyors nyomásváltozások nem mérhetők hatékonyan. Ennek oka, hogy a piezométer szintjének változása elmarad a megfelelő gyors nyomásváltozáshoz képest.
A piezométercső a 2.23. ábrán látható formát is felveheti a kis negatív mérőnyomás mérésére. Ebben az elrendezésben a csőben lévő folyadék szabad felülete alacsonyabb szinten van, mint az A szint a tartályban, ahol a nyomást mérni kell. Ha a csőben lévő szabad folyadékfelület h egységgel A alatt van, akkor a nyomásmagasság A-nál
= ha = – Sh egységnyi vízhossz,
ahol, S – a folyadék fajsúlya.
3. Manométerek:
i. Az U-csöves manométer (a kettős oszlopos manométer):
A manométerek különböző folyadékokból álló oszlopokat használó nyomásmérő eszközök. Azt a folyadékot, amelynek a nyomását meg akarjuk határozni, mérőfolyadéknak, míg a másik folyadékot manométerfolyadéknak nevezzük. A manométerfolyadék sűrűsége lehet nagyobb vagy kisebb, mint a mért folyadéké. Ezek a készülékek folyadékok és gázok nyomásának mérésére egyaránt használhatók. A manométerek összekötő U-alakú csövekkel rendelkeznek, amelyekben különböző folyadékok vannak.
A manométerben, amikor a készülék egyik végága a légkör felé nyitott, a másik végéhez csatlakoztatott forrás nyomását rögzíti. Amikor mindkét végtag nyomásforráshoz van csatlakoztatva, a manométer a két nyomásforrás közötti nyomáskülönbséget rögzíti. Ennek megfelelően ezeket a manométereket egyszerű manométereknek és differenciálmanométereknek nevezik.
A csőben lévő folyadék nyomása mérhető egy U-alakú üvegcsővel, amely egy nehezebb folyadékot tartalmaz, amely nem keveredik a csőben lévő folyadékkal.
Tegyük fel, hogy a csőben víz van, és mérőfolyadékként higanyt használunk. Az EF szint feleljen meg a két folyadék érintkezési felületének. Legyen X a cső középpontja.
ii. Fordított U-csöves manométer:
Néha könnyebb folyadékot használnak a manométerben. Ilyen esetben fordított manométert használnak (2.39. ábra).
A és B csövek Sa, illetve Sb fajsúlyú folyadékokat tartalmaznak. A fordított manométer S fajsúlyú folyadékot tartalmaz. Ilyen elrendezésben még az A és B közötti kis nyomáskülönbség esetén is nagy eltérések lépnek fel a manométer folyadékában. Így a mérések pontosan elvégezhetők. Legyen w = a víz fajsúlya.
∴ A és B folyadék fajsúlya Saw és Sbw.
A negatív vagy szívónyomás mérése:
A 2.43. ábra egy Pa nyomású vizet tartalmazó A csövet mutat. A cső egy U-csőhöz van csatlakoztatva, amely egy S fajsúlyú nehéz folyadékot tartalmaz (általában higanyt használnak mérőfolyadékként). A 2.43. ábra a mérőfolyadék felületeinek szintjeit mutatja. Legyen y a manométer leolvasott értéke. A mérőfolyadék felső felülete legyen h egységgel a cső közepe alatt.
iii. Érzékeny manométerek:
Egy oszlopos manométer:
A 2.55. ábrán látható egyoszlopos manométer a közönséges U-csöves manométer módosított formája. Ennek a manométernek is két végága van, amelyek közül az egyiket a másikhoz képest nagyon nagy felületűre alakították ki. A nagyobb végtag (amelyet medencének is neveznek) területe a másik végtag területének 100-szorosa lehet. A manométer nehéz folyadékot, például higanyt tartalmaz. A csövet, amelyben a nyomást kell meghatározni, a nagyobb végtaghoz csatlakoztatják.
A csőben bekövetkező nyomásváltozás csak nagyon kis mértékben változtathatja meg a manométer folyadékfelületének szintjét a medencében. Ez a szintváltozás elhanyagolható. Ezért csak a szűk csőben mért értéket kell leolvasni. Mivel nincs szükség a medencében lévő folyadékfelületnek megfelelő leolvasásra, azt nem kell átlátszóvá tenni. Általában vasból készül. A másik végtag, azaz a keskeny cső lehet függőleges vagy ferde, hogy érzékenyebb legyen.
Legyen XX a manométer folyadékszintje a medencében és a keskeny csőben, amikor a manométer nincs a csőhöz csatlakoztatva. Legyen a csőnek a manométerhez való csatlakoztatása után a manométer folyadékszintjének csökkenése a medencében ∆h1.
Legyen h2 = a manométer folyadékszintjének emelkedése a keskeny végágban.
h1 = a cső középpontjának magassága XX felett.
A = A medence keresztmetszeti területe.
a = A keskeny végág keresztmetszeti területe.
S = A csőben lévő folyadék fajsúlya.
Sm = A folyadék fajsúlya a manométerben.
S’ = A manométerben lévő folyadék fajsúlya a csőben lévő folyadékhoz képest.
iv. A ferdecsöves manométer:
Ez az egyoszlopos manométer továbbfejlesztése. Ebben az esetben a manométercsövet ferdére állítják, hogy érzékenyebbé tegyék. A 2.56. ábra ezt a típusú manométert mutatja. Ebben az esetben a nehéz folyadék elmozdulása a keskeny csőben viszonylag nagyobb, és így a leolvasás pontosabban elvégezhető.
4. A Bourdon-mérő:
Ez a készülék egy elliptikus keresztmetszetű fémcsőből áll, amely az egyik A végén záródik, a másik B végét pedig a mérőponthoz illesztik, ahol a nyomást mérni kell. Ahogy a folyadék belép a csőbe, a cső hajlamos kiegyenesedni.
A fogaskerék-szektor elrendezés alkalmazásával a cső kis rugalmas deformációja felerősített módon jut el egy mutatóhoz. A mutató egy beosztott tárcsán mozog. A készüléket úgy kalibrálják, hogy különböző ismert nyomásoknak teszik ki.
A Bourdon-mérő nemcsak nagy nyomás mérésére alkalmas, mint például a gőzkazánban vagy a vízvezetékben, hanem negatív vagy vákuumnyomás mérésére is. Az olyan mérőműszert, amelyet úgy alakítottak ki, hogy pozitív és negatív nyomást is mérni tudjon, összetett mérőműszernek nevezzük.
5. A membrános nyomásmérő:
Ez a készülék ugyanazon az elven alapul, mint a Bourdon-mérő. Ebben az esetben a Bourdon-cső helyett egy hullámosított membrán található. Amikor a készüléket bármelyik mérőpontra felszerelik, a membrán rugalmas deformáción megy keresztül.
Ezt a deformációt egy mutatóval közlik, amely a nyomást jelző skálán mozog. Megjegyzendő, hogy ez a készülék ugyanazon az elven működik, mint az aneroid barométer. Ez a készülék viszonylag alacsony nyomások mérésére alkalmas.
6. Mikromanométer (U-cső megnövelt végekkel):
Az U-csöves manométer érzékenységének növelése érdekében a 2.59. ábrán látható módon megnövelt végekkel rendelkeznek. Az ilyen elrendezést mikro-manométernek nevezik. Ebben az eszközben két keverhetetlen manométerfolyadékot használunk. Legyen s1 és s2 a két manométerfolyadék fajsúlya (legyen s1 > s2); a sűrűbb folyadék tölti ki az U-cső alját.
Legyen A = mindkét megnagyobbított végének területe
a = a cső területe
Ha a két végtagra ható nyomás egyenlő, azaz ha p1 = p2, legyen a két folyadék közötti elválasztó felület XX.
Legyen ebben az állapotban a könnyebb manométeres folyadék feje h a XX fölött. A nyomásnak XX-nél a két végtagban azonosnak kell lennie.
px = s2wh
